Redes DC: por que a inovação na transmissão está migrando para a corrente contínua

Segundo a Agência Internacional de Energia (IEA), a participação das fontes renováveis na geração global de eletricidade deve crescer de cerca de 30% em 2023 para 46% até 2030, fornecendo quase metade da eletricidade consumida no mundo. Garantir que as redes elétricas continuem confiáveis, acessíveis e seguras durante essa transformação está impulsionando novas formas de colaboração e inovação, incluindo uma nova geração de tecnologias em corrente contínua (DC).

No final do século XIX, Thomas Edison e George Westinghouse defenderam abordagens rivais para a transmissão de eletricidade no que ficou conhecido como a “Guerra das Correntes”. A corrente alternada (AC) acabou se tornando o padrão predominante porque possibilitava a transmissão de energia com maior eficiência em longas distâncias. Hoje, porém, os avanços na eletrônica de potência estão impulsionando um novo interesse pela transmissão em corrente contínua de alta tensão (HVDC), especialmente em aplicações que exigem o transporte de grandes volumes de energia com menores perdas.

Uma das principais finalidades dos sistemas HVDC é transmitir eletricidade por longas distâncias. Isso permite que instalações de geração renovável, como parques eólicos offshore, forneçam energia limpa aos principais centros de consumo. No caso da Alemanha, por exemplo, a tecnologia possibilita a distribuição eficiente da energia gerada por turbinas eólicas no Mar do Norte para centros de carga como Frankfurt, Stuttgart e Munique. Os sistemas HVDC também podem ser utilizados para conectar redes AC assíncronas, aumentando a estabilidade e a confiabilidade do sistema, além de serem a solução preferencial para cabos submarinos devido às menores perdas e à maior eficiência.

Embora os sistemas elétricos atuais já combinem tecnologias em corrente alternada (AC) e corrente contínua (DC), espera-se que o papel dos sistemas de transmissão HVDC se expanda nas aplicações em que oferecem maior valor. Diferentemente das redes convencionais em AC, os sistemas HVDC permitem que os operadores controlem ativamente os fluxos de energia, direcionando a eletricidade para onde ela é mais necessária. Essa característica oferece vantagens importantes para interconexões de longa distância entre países e continentes, para a integração de fontes renováveis, para a transmissão de energia em grandes distâncias e, potencialmente, para o fornecimento de energia a grandes consumidores, como data centers.

Nos sistemas HVDC, estações conversoras de alto desempenho transformam a corrente alternada (AC) em corrente contínua (DC) para possibilitar a transmissão de energia em alta tensão por distâncias que podem chegar a milhares de quilômetros. O Viking Link, por exemplo, é a mais longa interconexão submarina HVDC em operação, com 765 quilômetros entre o Reino Unido e a Dinamarca. No ponto de destino, outra estação conversora transforma novamente a corrente contínua em corrente alternada antes que a eletricidade seja distribuída pela rede aos consumidores finais.

Os sistemas HVDC podem reduzir as perdas de energia entre 30% e 50% em comparação com sistemas em AC, tornando-se uma solução mais sustentável diante dos desafios da transição energética. Como exemplo, se a Europa quisesse adicionar um gigawatt de capacidade eólica offshore, uma perda de transmissão de 5% representaria 50 megawatts, o equivalente à geração de aproximadamente três a cinco turbinas eólicas offshore modernas.

Os projetos também destacam o potencial de combinar a tecnologia de disjuntores em corrente contínua (DC) da Siemens Energy com a expertise da Mitsubishi Electric em eletrônica de potência. Juntas, as empresas têm como objetivo fornecer a primeira estação de manobra em corrente contínua (DC switching station) desse tipo para o mercado europeu. Para a Mitsubishi Electric, a colaboração também representa uma expansão significativa de suas atividades em HVDC na Europa.

Segundo Foehr, as tecnologias de rede atuais são simplesmente complexas demais para serem desenvolvidas por uma única empresa. Programas de financiamento público, instituições de pesquisa e parcerias com outras empresas desempenham um papel fundamental na promoção da inovação em toda a cadeia de valor.

“A parceria também é inovadora porque pode ajudar a abrir um setor que historicamente foi marcado por soluções proprietárias e altamente dependentes de fornecedores específicos”, afirma Foehr. Uma abordagem com múltiplos fornecedores também pode acelerar o desenvolvimento de padrões comuns para as futuras redes DC, já que ainda não existe um equivalente ao atual código de rede das redes AC. “Estamos apenas no início dessa jornada”, diz Foehr. “A tecnologia existe, os primeiros projetos já estão começando a ser construídos e estamos desenvolvendo os padrões em conjunto com outros fabricantes e clientes.”

“Essa abordagem conjunta entre Siemens Energy e Mitsubishi Electric representa uma mudança em relação à prática tradicional do setor, na qual as empresas normalmente desenvolvem sistemas fechados para o mercado”, afirma Foehr. “À medida que as redes elétricas evoluem, nosso trabalho demonstra como a colaboração e soluções tecnológicas complementares são mais do que a soma de suas partes. E são parcerias como essa que nos ajudarão a construir um mundo mais sustentável.”

Sobre o autor: Tim Hornyak é um escritor canadense baseado em Tóquio, no Japão, com mais de 20 anos de experiência em jornalismo. Ao longo de sua carreira, escreveu extensivamente sobre tecnologia, ciência, energia, cultura e negócios no Japão, além de abordar temas relacionados a inventores japoneses, especialistas em robótica e cientistas premiados com o Nobel.

Créditos combinados de vídeo e imagem: Christopher Jue